[보고서]아데노바이러스 유전자치료 효율 향상을 위한 항암 병용요법 기술 개발 연구

이춘택

[국가R&D연구보고서] 아데노바이러스 유전자치료 효율 향상을 위한 항암 병용요법 기술 개발 연구
Combination therapy of adenovirus and histone deacetylase inhibitor 원문보기

보고서 정보
주관연구기관	분당서울대학교병원
연구책임자	이춘택
참여연구자	성명훈 , 허대석
보고서유형	2단계보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2011-02
과제시작연도	2010
주관부처	교육과학기술부
연구관리전문기관	한국연구재단 National Research Foundation of Korea
등록번호	TRKO201200002350
과제고유번호	1345118597
사업명	미래기반기술개발
DB 구축일자	2013-05-20
키워드	아데노바이러스.히스톤탈아세틸화억제제.암용해성아데노바이러스.유전자전달효율.adenovirus.HDAC inhibitor.SAHA.TRAIL.CRAd.gene transfer.

초록 ▼

본 연구는 암유전자치료의 최대 문제점인 생체내의 암으로 유전자전달효율이 낮은 점을 CRAd(oncolytic adenovirus)와 복합투여 및 Histone deacetylase inhibitor[HDAC inhibitor: SAHA (vorinostat: Zolinza)]를 이용하여 극복하고자 함.
CRAd와 약제감수성유전자인 HSTK를 발현하는 ad-HSTK를 같이 종양내로 투여하여 HSTK 발현의 증가와 함께 치료효과의 향상을 증명함.
Ad-TRAIL과 SAHA를 같이 투여한 실험에서 SAHA에 의해 암세포의 CAR발현이 증가하여 adenovirus의 transduction이 증가하고 또한 세포내로 이입된 TRAIL gene의 transcription을 증가시킴을 밝힘. 이 기전으로 SAHA와 ad-TRAIL의 복합투여는 상승적인 항암효과를 보임.
SAHA는 ad-p63, ad-p73, ad-shIGF-1R가 같이 투여하여 효과가 향상됨을 확인함.
SAHA와 CRAd의 복합투여에서는 체외실험에서는 CRAd의 감염 및 발현이 증가되어 보이나 in vivo tumor imaging에서 CRAd의 발현이 감소함. 이는 SAHA에 의한 p21발현의 증가에 기인하며 p21 siRNA에 의해 극복됨을 확인함.

Abstract ▼

This study was designed to find the way to improve the gene transfer efficiency, the biggest hurdle for successful gene therapy in clinic.
Two phenomena which could overcome the major limitation of gene therapy, were found in this study. First phenomenon is a transcomplementation. When we applied two adenoviral vectors simultaneously, mutant E1 produced from CRAd (Δ24RGD) helped the replication of E1 deleted adenovirus with therapeutic gene in tumor mass. Second phenomenon is the dual effects of HDAC inhibitor on adenoviral gene therapy. HDAC inhibitor (SAHA, vorinostat) synergistically enhanced the anti-tumor effect of ad-therapeutic gene by 1) increasing adenoviral transduction through the increased expression of CAR and 2) increasing adenoviral transgene transcription in cancer cells.
Combination therapy with CRAd and ad-HSTK showed the synergistic antitumor effect with enhanced expression of HSTK.
Combination therapy with SAHA and ad-TRAIL revealed that SAHA increased the transduction of ad-TRAIL mediated by increased CAR expression and directly increased the transcription of TRAIL gene which was conformed by quantitative RT-PCR.
Another combination of SAHA with ad-shIGF-1R or ad-p63/p73 also showed the synergistic antitumor effects.
However, combination of CRAd and SAHA failed to show the synergistic interaction.
Increased p21 by SAHA resulted the suppression of replication of CRAd. Inhibition of p21 by siRNA transfection reversed the suppression of CRAd replication.
In conclusion, transcomplementation and dual effects of HDAC inhibitor will be a breakthrough of current gene therapy. We will pursuit the preclinical studies to find out the ideal combination in next project.

목차 Contents

표지 ... 3
제출문 ... 4
보고서 요약서 ... 5
요약문 ... 6
SUMMARY ... 9
CONTENTS ... 10
목차 ... 11
제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 12
제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 13
제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 14
제 1 절 CRAd (oncolytic adenovirus)와 E1 deleted adenovirus의 복합투여요법개발 ... 14
제 2 절 Histone deacetylase inhibitor (SAHA, Vorinostat)와 E1 deleted adenovirus의 복합투여요법개발 ... 17
제 3 절 Combination of CRAd and HDAC inhibitor(Vorinostat) ... 31
제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 36
제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 38
제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 39
제 7 장 참고문헌 ... 40

표/그림 (34)

표 Concept of armed CRAd (A) and Transcomplementation (B)
표 Enhanced in vivo tumor suppression by combining 24RGD.
표 Immunohistochemical staining for HSTK in tumor mass treated with ad-HSTK or ad-HSTK + 24RGD.
표 Change of CAR expression on lung cancer cells by addition of vorinostat.
표 Vorinostat increased the expression of luciferase from ad-luc-transduced lung cancer cells.
표 Effect of vorinostat on the expression of ad-TRAIL-transduced lung cancer cell lines.
표 (A) RT-PCR for TRAIL. (B) Sequential RT-PCR. (C) Quantitative real-time PCR.
표 (A) Synergistic interaction of vorinostat and ad-TRAIL on lung cancer cytotoxicity. (B) No interaction of vorinostat and ad-null on lung cancer cytotoxicity.
표 (A) Enhanced apoptosis by combination of vorinostat and ad-TRAIL. (B) Blockade of NF-κB activation by combination of vorinostat and ad-TRAIL.
표 Coxsackie adenoviral receptor (CAR) increased when cells were treated with SAHA at a dose of 1 μM and 5 μM for 48 h in the head and neck cancer cell lines SNU-1041, SNU-1066 and SNU-1076.
표 Cytotoxicity was measured by MTT assay.
표 The combination treatment showed no cytotoxic effect on normal human fibroblasts.
표 The expression of p63, p73, p21and cleaved PARP was detected by Western Blot.
표 Enhanced suppression of IGF-1R by combination of ad-shIGF1R and vorinostat.
표 Enhanced expression of GFP from cells transduced with ad-shIGF1R-GFP by vorinostat.
표 Enhanced apoptosis of cells transduced with ad-shIGF1R-GFP and vorinostat (sub-G1 assay).
표 Addition of vorinostat suppressed NF-κB activation induced by ad-shIGF-1R.
표 Cotreatment of lung cancer cells with ad-shIGF-1R and vorinostat showed synergistic enhancement of antitumor effect.
표 Combination of ad-shHER2/neu and vorinostat enhanced ad-shHRE2 induced HER2 suppression
표 Strong cytotoxicity of ad-FasL in human lung cancer cell lines (NCI H460 and A549)
표 Addition of vorinostat increased the production of FasL from adenovirus-FasL transduced lung cancer cell lines (moi).
표 Increased apoptosis after cotreatment of ad-FasL and vorinostat
표 Synergistic cytotoxicity of ad-FasL and vorinostat on lung cancer cell lines
표 Addition of vorinostat suppressed NF-κB activation induced by ad-FasL
표 Apoptosis-related protein expression after cotreatment with ad-FasL and vorinostat in NCI H460
표 Vorinostat increased the transduction efficiency of adenovirus by increasing transduction via increased CAR and by enhancing transcription of adenoviral transgene (Dual effects of HDAC inhibitor).
표 HDAC inhibitors increased CAR expression in lung cancer cells.
표 HDAC inhibitors increased the luciferase expression from ∆24-luc transduced lung cancer cells (A549) (in vitro).
표 Effect of vorinostat on in vivo luciferase expression from ad-luc, ad-luc + ∆24 and ∆24-luc injected tumor mass (in vivo tumor imaging)
표 No or antagonistic drug interaction of HDAC inhibitors with CRAd.
표 Addition of HDAC inhibitors inhibits the replication of CRAD.
표 (A) Increased expression of p21 by HDCA inhibitors in lung cancer cell lines. (B) Suppression of p21 induction due to HDAC inhibitor (Vorinostat) by p21 siRNA
표 Suppression of p21 by siRNA increased the expression of luciferase from cells treated with ∆24-luc and vorinostat
표 Suppression of p21 induction by p21 siRNA induced synergistic cytotoxic interaction of 24 (CRAd) and vorinostat.

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